基于氧变价的钠电池正极材料的机理研究进展

摘要：钠电池作为一种新兴的二次电池技术, 近年来在电化学储能器件市场中迅速崭露头角. 其独特的成本优势和丰富的资源储备, 使其在大规模应用中展现出巨大的潜力. 在众多钠电池正极材料中, 层状过渡金属氧化物被认为是最具应用前景的选择之一, 但在实际应用中仍面临着诸多挑战, 其瓶颈是复杂的相变过程及其有限的能量密度. 在锂电池研究领域, 富锂锰基正极材料的开发提供了宝贵的经验, 特别是通过晶格氧参与的氧化还原反应进行电荷补偿, 能显著提升电极的容量和放电电压, 这也为发展高能量密度的钠电池提供了新的思路和机会. 与锂离子相比, 钠离子的半径较大, 使钠基层状氧化物在结构和元素组成上更加多样, 氧变价的触发机制不再仅限于锂元素,而是可以通过镁、锌等更具经济效益的元素来实现, 在成本控制和性能提升方面提供了更多可能性. 晶格氧的氧化还原反应机制虽然带来了能量密度的优势, 但也引发了一些潜在问题, 包括不可逆的晶格失氧、复杂的结构变化等, 导致容量损失、电压衰减以及电压滞后, 影响电池的能量储存和转化效率. 本文旨在系统总结从富锂锰基材料到钠基层状氧化物的氧变价机理的研究进展, 重点讨论这类正极材料在实际应用过程中所面临的关键问题和挑战. 通过对现有研究的分析和对比, 本文旨在为未来钠电池正极材料的发展方向提供参考, 并为提升其能量密度和循环稳定性提出可能的解决方案.

新能源 2025年12月05日 1 点赞 0 评论 72 浏览

三维打印技术在电化学储能器件中的应用研究进展

摘要：三维打印作为一种新型的加工工艺,其独有的复杂形状定制、快速成型的特点使得其正成为电化学储能器件设计与制造领域的研究热点。目前,基于多种三维打印工艺,已经可以初步实现储能器件电极、电解质的打印构筑,且所打印器件在微型化与集成应用等方面均表现出传统工艺难以实现的独特优势。然而,可打印材料的匮乏是目前阻碍三维打印电化学储能器件进一步发展的关键问题。现有的商用可打印材料多为结构材料,其较低的电导率与电化学活性难以满足电化学储能器件的实际应用需求。因此,近年来,研究者们从三维打印的工艺原理出发,通过合理的墨水设计,直接或间接地实现了多种电化学储能器件的打印构筑,所打印器件也表现出较为优异的电化学性能。在此基础上,利用三维打印在复杂结构快速成型方面的优势,研究者们可以根据产品需求,通过结构设计与优化,实现电极、电解质等部件在电化学活性以及力学性能方面的提升,获得具备柔性化、微型化等特征的高性能储能器件。本文全面综述了三维打印技术在储能器件领域的应用研究进展。首先,总结了各类三维打印技术的基本原理以及基于三维打印的电极、电解质设计与构筑的研究现状;其次,讨论了三维打印储能器件在可穿戴设备以及微型电子器件集成等方面的应用案例;最后,结合实际应用需求,分析了三维打印储能器件制备过程中存在的问题及研究方向,以期为三维打印在电化学储能器件领域的应用提供参考。

新能源 2024年05月28日 0 点赞 0 评论 177 浏览

锂离子电池温度状态: 定义、检测与估计

摘要：锂离子电池作为新型储能技术的重要载体, 其全生命周期的安全性和可靠性备受关注. 作为复杂的温度敏感型电化学系统, 随着能量密度上升和应用场合的拓展, 热效应引起的温度变化极大地影响锂离子电池性能. 相较于荷电状态、健康状态等, 电池温度状态能够直观地反映其内部工作状况和外部环境条件, 是未来智能电池管理系统中必不可少的物理量之一. 本文首先归纳了电池的4种温度表征指标: 表面温度、核心温度、体均温度及温度分布, 与此同时, 在模组层面讨论了温度极值和温度差值的适用性; 随后, 从温度检测和温度估计两方面对现有方法进行分类, 并系统阐述了各种温度检测估计方法的原理、优势以及局限性; 最后, 讨论了电池温度状态领域面临的挑战, 并提出了未来的发展方向.

新能源 2025年06月11日 1 点赞 0 评论 241 浏览

Na-B-H体系固体电解质的研究现状

摘要：钠离子电池具有成本低和能量密度高的优势，被认为是下一代大规模储能器件的候选之一。使用固体电解质替代液体电解质组装为全固态钠电池可以进一步提升能量密度和安全性。Na-B-H体系是一类非常有实用前景的固体电解质， 具有优异的综合电化学性能。其中，NaBH4本身的钠离子电导率较低，其钠离子电导率的提升主要通过NH2−和I−等阴离子的掺杂来实现；Na2B12H12 的钠离子电导率较NaBH4 更高，且其衍生物如Na2B10H10，NaCB9H10 和NaCB11H12 都具有良好的钠离子传输性能，特别是其混合离子化合物更是在室温下达到了1×10−3 S·cm−1 的钠离子电导率，与液态电解质相当。同时，Na-B-H体系固体电解质也具有较优的热稳定性和电化学稳定性。Na-B-H体系固体电解质可以匹配如NaCrO2，Na3（VOPO4）2F正极以及Na，Na-Sn合金和硬碳负极，组装的全固态电池展现出优异的充放电性能。Na-B-H体系固体电解质的发展方向是进一步提升电化学和机械稳定性，并在全固态钠电池实用化关键指标上尝试突破。

新能源 2025年11月18日 1 点赞 0 评论 108 浏览

地下储氢库发展现状及气藏型储氢库高效建库十大技术挑战

摘要：地下储氢技术利用地下构造空间实现氢气大规模高压气态储存，具有安全性高、成本低、规模大、周期长的优势，但中国地下储氢库研究起步较晚，尚无地下构造空间储氢实践，亟待形成完整的地下储氢库高效建库方案。为此，在总结国内外用于地下储氢构造空间的类型，回顾地下储氢技术发展历史与现状的基础上，系统梳理了气藏型储氢库高效建库亟待解决的十大技术挑战，研究结果表明：①气藏型地下储氢库的潜在库址与新能源发电资源具有高度的空间重合，便于绿电就地消纳，最适宜我国大规模发展；②气藏型地下储氢库高效建库需重点解决十大技术挑战，即完整性与选址地质评价、氢气与储层介质的反应机理、氢损耗及氢纯度对储氢效率的影响、垫层气类型与占比优选、注采渗流理论与库容设计、氢用特种管材及管道工程关键技术、建库及注采工程关键技术装备、运行期监测与动态分析、风险评估与应急处置方案、生命周期评估等。结论认为：①中国发展地下储氢库具有潜在枯竭/ 衰竭气藏库址众多的资源优势，复杂地质条件储气库创新实践的技术优势，氢能产业链上下游协同发展的产业优势和未来市场应用前景广阔的规模优势，具备实现工业化发展的条件和基础；②针对气藏型储氢库建库难题，需开展系统性技术攻关，构建地质综合选址评价体系，优化储库注采运行方案，研发氢用配套管材与设备，形成运营监测与风险管理系统，建立适应中国地质条件的综合建库理论技术体系。

新能源 2024年05月20日 1 点赞 0 评论 180 浏览

锂离子电池聚合物基复合金属氧化物固态电解质研究进展

摘要： 随着电动汽车的不断普及， 锂离子电池（LIBs）的安全性备受关注。目前固态锂离子电池具有能量密度高和安全性好的优势， 被认为是解决传统液态锂金属电池安全隐患和提高其循环性能的关键材料。然而， 单一形式的固态电解质存在离子电导率低、 界面阻抗大等问题，限制了固态锂离子电池的发展。近年来， 基于无机填料与聚合物电解质的有机-无机复合电解质受到了广泛关注， 有机-无机复合固态电解质兼有聚合物与无机填料的优点， 一方面可以提高柔韧性， 另一方面可以有效提高电池的机械性能。本文归纳总结了有机聚合物与无机金属氧化物复合固态电解质的不同类型， 分析了基于不同聚合物与无机金属氧化物复合形成的有机-无机复合固态电解质对锂离子电池复合界面行为、 离子电导率、 电池机械性能的影响， 并对复合固态电解质制备和应用过程中存在的问题和解决方法进行了梳理。最后对聚合物基复合金属氧化物固态电解质未来要重点解决的问题和发展方向进行了预测。

新能源 2025年05月29日 1 点赞 0 评论 137 浏览

钠离子电池碳负极材料的研究进展

摘要：钠离子电池具有资源丰富和成本低等优势, 在大规模储能领域受到广泛的关注。开发具有高比容量和长循环稳定性的电极材料是钠离子电池走向应用的关键. 碳材料作为钠离子电池的负极材料, 具有可调控性高与稳定性好等优势, 具有应用潜力。目前, 研究较为广泛的碳材料主要包括石墨、无定形碳、杂原子掺杂碳、生物质合成碳, 但这些碳负极材料存在着钠-石墨化合物热力学不稳定、较大的体积变化以及初始库伦效率低等问题,制约了钠离子电池的发展与广泛应用。通过对碳材料的结构进行修饰改性及将其与电解液进行匹配, 可以有效提升其储钠性能。本文对这几类碳材料的结构特点、电化学性能、储钠机理、面临的问题、改进方法以及商业化前景进行总结, 为钠离子电池碳负极材料的发展提供新见解。

新能源 2024年05月17日 1 点赞 0 评论 137 浏览

锌电积用新型阳极的研究进展

摘要：铅阳极价格低廉且在酸性硫酸盐溶液中稳定而被用于生产高纯度的锌，但随着矿物品位降低，锌电解液环境变差，传统铅阳极的许多问题限制了其进一步发展，包括析氧电位过高、阳极溶解引起的阴极产品污染、力学性能差等。为解决这些问题，从几个不同方面对新型阳极进行阐述：（1）在铅合金中掺杂不同的元素（如Ag，Ca，Co，RE等），通过外加物质改善合金结构，提升铅阳极电催化活性，降低铅在电解液中的溶解；（2）应用不同加工工艺提升铅合金内部均匀致密程度，提升合金力学性能；（3）应用其他类型的阳极，如钛基阳极、铝基阳极、碳纤维阳极等防止铅合金本身性质带来的问题。介绍不同阳极改进方式的同时也提及了其制备工艺和电催化机制，为未来新型阳极的发展趋势指明了方向。

新能源 2024年06月24日 1 点赞 0 评论 140 浏览

碳纤维基太阳能驱动界面水蒸发器件研究进展

摘要：碳纤维是三大高性能纤维之一，具有较强的光热及电热转化性能，可以高效地将太阳光和电能转化为热能。目前对于碳纤维的应用还大部分基于低密度、高强高模的优势特性上，为了促进碳纤维在界面水蒸发的应用，本文从碳纤维光热及光电耦合两个方面来综述目前碳纤维在界面水蒸发的研究进展，针对碳纤维光滑致密的表面结构及低表面能等缺点，总结其解决方法及在水通道、仿生结构、多级结构、掺杂其他光热材料和回收碳纤维的应用几个方面来讨论碳纤维界面蒸发器的发展，并对将来碳纤维在界面蒸发中的应用提出展望。

新能源 2025年09月13日 1 点赞 0 评论 131 浏览

面向“双碳”目标流程的离子膜电渗析：机遇与挑战

摘要：逐渐加剧的温室效应以及高盐废水的大量排放给环境带来了很大的负担，碳达峰和碳中和政策要求形成绿色生产生活方式以及加强对资源综合利用，这对实现碳减排具有积极指导作用。而选择对高盐废水进行资源化回收的方式以及开发高效的碳捕捉技术有利于增强碳减排过程。离子膜电渗析因其独特的分离特性可实现对高盐废水的浓缩淡化、分离回用。为了降低温室效应，可采用淡化回收高盐废水和高效捕捉CO2相结合的方式降低CO2浓度，实现碳达峰和碳中和的目标以及对废水的零排放。本工作综述了以离子膜电渗析为基础的传统电渗析、双极膜电渗析、反向电渗析、置换电渗析、选择性电渗析和冲击电渗析等六种电渗析技术的工作原理，以及他们在碳捕捉转化和废水资源化方面的应用进展。展望了新型离子膜电渗析在处理高盐废水的应用前景，同时指出新型离子膜电渗析技术在降低碳排放方面的限制与挑战，最后为新型电渗析技术实现低碳排放提供新思路。要点：(1) 提出具有独特分离特性的离子膜技术有助于响应“双碳”政策。(2) 主要介绍以离子膜为基础的六种电渗析技术的工作原理和应用进展。(3) 展望新型电渗析技术处理高盐废水和实现碳减排的应用前景。(4) 指出新型电渗析技术在实现碳排放方面的限制和挑战

新能源 2024年05月15日 0 点赞 0 评论 230 浏览